连续两次大螺距前瞻性门控扫描模式在胸痛三联征CT血管成像中的应用研究.pdf

28创伤与急诊电子杂志 2023年3月 第11卷 第1期 J TRAUMA EMERG，Mar.2023，Vol.11，No.1连续两次大螺距前瞻性门控扫描模式在胸痛三联征CT血管成像中的应用研究李添，沈衍富，江宇航，杨沪冰，陈桢（福建省立医院放射科，福州350001）摘要 目的 探讨连续两次大螺距前瞻性门控扫描模式（双 Turbo Flash 扫描模式）在胸痛三联征计算机体层血管成像（CT angiography，CTA）检查中的应用价值。方法 将 2020 年 12 月至 2021 年 12 月期间在福建省立医院拟用第三代双源 CT 行胸痛三联征 CTA 检查的 100 例患者按随机数字表法随机分为 A、B 两组，每组各 50 例，A 组采用双 Turbo Flash 扫描模式，B 组采用前瞻性心电门控轴扫模式；比较两组间的对比剂用量、辐射剂量、图像质量主观评分、图像客观评价指标（各血管 CT 值、信号噪声比及对比噪声比）。结果 两组图像质量均满足诊断要求，两组间的图像质量主观评分无统计学差异（P 0.05）；A 组各血管的平均 CT 值、信号噪声比、对比噪声比均高于 B 组，差异有统计学意义（P 0.05）；A 组的对比剂用量（37.321.63）ml 明显少于 B 组（75.845.39）ml，差异有统计学意义（t=48.342，P 0.001）；A 组的辐射剂量（1.780.55）mSv 明显低于B 组（7.143.17）mSv，差异有统计学意义（t=11.786，P 0.001）。结论 采用双 Turbo Flash 扫描模式进行胸痛三联征 CTA 检查，在保证图像质量的同时，大大减少了对比剂的用量并有效降低患者接受的辐射剂量，真正实现了“双低”的扫描模式。关键词 胸痛三联征排除法；大螺距；计算机体层血管成像；辐射剂量；对比剂DOI：10.16746/ki.11-9332/r.2023.01.005Application of two consecutive large-pitch prospective gated scan modes in triple-rule-out computed tomography angiography for evaluation of acute chest pain Li Tian,Shen Yanfu,Jiang Yuhang,Yang Hubing,Chen Zhen(Department of Radiology,Fujian Provincial Hospital,Fuzhou 350001,China)Abstract Objective To explore the application value of the two consecutive large pitch prospective gated scan mode(dual Turbo Flash scan mode)in triple-rule-out computed tomography angiography(CTA)for evaluation of acute chest pain.Method From December 2020 to December 2021,100 patients who were scheduled to undergo triple-rule-out computed tomography(CTA)via the third-generation dual source CT in Fujian Provincial Hospital were randomly divided into group A and B using a random number table method,with 50 cases in each group.Group A used the dual Turbo Flash scan mode,while group B used the prospective electrocardiographic gated axial scan mode.The dose of contrast agent,radiation dose,subjective image quality scores,and objective image evaluation indicators including the CT value of each vessel,signal to noise ratio,and contrast to noise ratio were compared between the two groups.Result The image quality of both groups met the diagnostic requirements,and there was no significant difference in subjective image quality scores between the two groups(P0.05).The average CT value,signal to noise ratio,and contrast to noise ratio of each vessel in group A were higher than those in group B(P0.05);the amount of contrast agent used in group A was significantly lower than that in group B(37.321.63)ml vs(75.84 5.39)ml,临床研究通信作者：李添，Email：29创伤与急诊电子杂志 2023年3月 第11卷 第1期 J TRAUMA EMERG，Mar.2023，Vol.11，No.1t=48.342,P0.001.The radiation dose of group A was significantly lower than that of group B(1.780.55)mSv vs(7.143.17)mSv,t=11.786,P0.001.Conclusion The utilization of dual Turbo Flash scan mode during triple-rule-out CTA procedures for patients with acute chest pain greatly lessens the dosage of contrast agent and concurrently diminishes radiation exposure while maintaining good image quality.Key words Chest pain triple-rule-out;Turbo Flash;Computed tomography angiography;Radiation dose;Contrast agent胸痛三联征临床上包括急性冠状动脉综合征、肺动脉栓塞和主动脉夹层，起病急骤，发展迅速，严重威胁患者的生命，早期明确胸痛的原因，并及时作出相应的治疗，是急救的关键1-2。胸痛三联征计算机体层血管成像（computed tomography angiography，CT angiography，CTA）检查可同时显示冠状动脉、肺动脉及胸主动脉等血管，具有无创、快速、精准等特点，可对患者的病因及时作出诊断，有效提高了诊断效率，CTA检查的辐射安全及对比剂毒性问题近来受到广泛的关注3。本研究采用连续两次大螺距前瞻性门控扫描模式（双Turbo Flash扫描模式）进行胸痛三联征CTA检查，探讨该技术在降低患者接受的辐射剂量同时，能否进一步减少患者对比剂的用量。1 资料与方法1.1 样本量估算 以CT剂量指数（computed tomography dose index，CTDI）作为主效应指标，根据前期文献“四期团注法对比剂注射方案用于CT血管造影检查胸痛三联征”研究结果4，参与试验患者与对照患者CTDI平均值分别为23.80和21.01，标准差为10.26和5.30，计算得效应值为0.325，采用G-power软件进行样本量估算，取0.05，取0.9，得到总样本量为100例，A组和B组各50例。1.2 临床资料 连续收集2020年12月至2021年12月临床怀疑急性冠状动脉综合征、肺动脉栓塞和主动脉夹层的100例胸痛患者临床资料。纳入标准：年龄1885周岁；怀疑急性冠状动脉综合征、肺动脉栓塞和主动脉夹层等心血管疾病，行胸痛三联征CTA检查的患者；心率低于75次/min，心律齐。排除标准：严重肾功能不全（不能血液透析）患者；妊娠期妇女。使用随机数字表法将患者随机分成A组和B组，每组各50例，A组采用双Turbo Flash扫描模式，B组采用前瞻性心电门控轴扫模式，两组间患者的年龄、性别及体重指数（body mass index，BMI）差异均无统计学意义（P0.05），详见表1。本文经伦理委员会批准（伦理批件号：K2020-12-034），所有患者及家属均签署知情同意书。表1 两组患者一般资料比较组别例数年龄（岁，xs）男/女（例）体重指数（kg/m2，xs）A组5064.349.0530/2024.072.98B组5063.1810.4630/2023.262.81统计值t=0.5932=0t=1.403P值0.55410.1641.3方法 采 用 西 门 子 第 三 代 双 源 C T F o r c e（SOMATOM Force），检查范围必须包括整个胸主动脉以及心脏，两组的扫描参数及对比剂注射方案：A组采用双Turbo Flash扫描模式，采用自动管电压及自动管电流调节模式，螺距为3.2，机架旋转时间为0.25s，准直宽度为1920.6mm。对比剂注射方案为分两段注射，第一段注射对比剂，根据CT设备自动选择的管电压确定注射速率，注射维持时间为10s，第二段注射0.9%氯化钠溶液，注射速率同第一段，注射总量为50ml。B组采用前瞻性心电门控轴扫模式，采用自动管电压及自动管电流调节模式，机架旋转时间为0.25s，准直宽度为1920.6mm。对比剂注射方案为分三段注射，第一段注射对比剂，根据CT设备自动选择的管电压确30创伤与急诊电子杂志 2023年3月 第11卷 第1期 J TRAUMA EMERG，Mar.2023，Vol.11，No.1定注射速率，注射维持时间为14s；第二段注射对比剂，注射速率选择2.0ml/s，注射维持时间为10s；第三段注射0.9%氯化钠溶液，注射速率选择3.5ml/s，注射总量为50ml。两组对比剂注射方案中第一段对比剂注射速率参考标准为：70kV选择3.5ml/s，80kV选择3.7ml/s，90kV选择4.0ml/s，100kV选择4.3ml/s，110kV选择4.6ml/s，120kV选择5.0ml/s。两组对比剂均使用碘佛醇注射液（350mgI/ml，国药准字H20143027，江苏恒瑞医药股份有限公司）。两组均采用三通道高压注射器（Ulrich CT motion XD8000，德国Ulrich 公司生产）及对比剂自动跟踪技术，将激发层面设置在肺动脉干水平的层面，A组将圆形感兴趣区（region of interest，ROI）放置在肺动脉主干上，B组将圆形ROI放置在升主动脉内，阈值为100亨氏单位（Hounsfield，HU），达到阈值后自动触发。1.4 评价指标1.4.1 图像主观评价 由2名高年资影像诊断医师在不知道扫描方案的情况下独立对图像质量进行评分，如果意见不一致，由第3名质控医师介入共同讨论，直至取得统一的讨论结果。胸主动脉和肺动脉根据图像质量分为3级，3分：图像质量良好，无运动伪影，诊断无限制；2分：图像质量中等，有运动伪影但不影响诊断；1分：图像质量欠佳，运动伪影明显影响诊断。冠状动脉根据美国心脏病协会标准5，采用4级分法，4分（优）：走行连续，无运动伪影，血管轮廓清晰，诊断无限制；3分（良）：走行连续，有轻微伪影，对血管有轻度干扰，但不影响诊断；2分（中等）：中等程度伪影干扰，但血管走行连续，诊断受影响；1分（差）：严重伪影干扰，管壁显示不清或走行中断，无法诊断。1.4.2 图像客观评价 分别测量升主动脉、降主动脉、肺动脉主干、左右肺动脉基底干、右冠状动脉近段、左前降支近段、左回旋支近段等血管的平均CT值；同时测量相应层面的肌肉组织背景噪声；并记录患者的CT值的标准差（standard deviation，SD）即为图像噪声。根据公式6计算出图像的信号噪声比（signal to noise ratio，SNR）及对比噪声比（contrast to noise ratio，CNR）。SNR=血管腔平均CT值/血管腔SD；CNR=（血管腔平均CT值肌肉平均CT值）/肌肉SD。1.4.3 辐射剂量与对比剂使用量比较 扫描结束后，记录患者的容积CT剂量指数（CT dose index-volume，CTDIvol），单位为mGy；剂量长度乘积（dose length product，DLP），单位为mGycm；两者由患者检查时计算机自动生成。通过公式计算出有效辐射剂量（effective dose，ED），ED=DLPC，单位为mSv，其中C为换算因子，C的取值为0.014 mSv/（mGycm）7。同时记录每个患者的对比剂用量。1.5 统计学分析 采用IBM SPSS 22.0进行统计分析，采用Kolmogorov-Smirnov法对计量资料进行正态性分析，符合正态分布的计量资料用均数标准差（xs）表示，组间比较采用独立样本t检验；计数资料采用例（%）表示，组间比较采用卡方检验，P0.05为差异有统计学意义。2 结果2.1 图像质量主观评分 根据急性胸痛三联征多层螺旋CT检查技术专家共识的检查要求8，两组患者的图像质量均能满足诊断要求（图1，图2），如表2所示，两组间的主观评分差异无统计学意义（P0.05）。2.2 图像质量客观分析 如表3所示，在升主动脉、降主动脉、肺动脉主干、左右肺动脉基底干、右冠状动脉近段、左前降支近段、左回旋支近段等血管中A组所测量及计算出的客观评价指标，包括平均CT值、SNR及CNR的数值均高于B组，差异有统计学意义（P0.05）。2.3 辐射剂量及对比剂用量分析 如表4所示，A组的DLP和ED均低于B组，差异有统计学意义（P0.05）。A组的对比剂用量（37.321.63）ml明显少于B组（75.845.39）ml，差异有统计学意义（t=48.342，P0.001）。31创伤与急诊电子杂志 2023年3月 第11卷 第1期 J TRAUMA EMERG，Mar.2023，Vol.11，No.1 表2 图像质量主观评分比较（分，xs）组别例数冠状动脉肺动脉+胸主动脉A组503.660.722.880.33B组503.680.622.840.42t值0.1490.529P值0.8820.598图1 前瞻性心电门控轴扫模式检查图像图2 双Turbo Flash扫描模式检查图像图A、B分别是前瞻性心电门控轴扫模式的冠脉VR图像和CPR图像；患者男，64岁，身高180cm，体重78kg，采用前瞻性心电门控轴扫模式检查，采用自动管电压（90kV）及自动管电流调节模式，机架旋转时间为0.25s，临床影像诊断左前降支动脉部分管腔中度狭窄；对比剂用量为76ml；DPL为540.1mGycm；ED为7.56mSv；主观评分：冠状动脉得分为4分，肺动脉及胸主动脉的得分为3分；右冠状动脉近段CT值为432.2HU，SNR为26.84，CNR为29.14；左前降支近段CT值为412.6HU，SNR为26.11，CNR为27.65；左回旋支近段CT值为433.5HU，SNR为26.27，CNR为29.24。图A、B分别是双Turbo Flash扫描模式的肺动脉MPR图像和MIP图像；患者女，55岁，身高162cm，体重65kg，采用双Turbo Flash扫描模式检查，采用自动管电压（90kV）及自动管电流调节模式，螺距为3.2，机架旋转时间为0.25s，临床影像诊断多发肺动脉栓塞；对比剂用量为40ml；DPL为150.7mGycm；ED为2.11mSv；主观评分：冠状动脉得分为4分，肺动脉及胸主动脉的得分为3分；肺动脉主干CT值为468.6HU，SNR为31.88，CNR为33.62；左肺动脉基底干CT值为432.5HU，SNR为30.24，CNR为30.73；右肺动脉基底干CT值为428.8HU，SNR为30.41，CNR为30.43。BBAA32创伤与急诊电子杂志 2023年3月 第11卷 第1期 J TRAUMA EMERG，Mar.2023，Vol.11，No.1表3 客观图像质量分析比较（xs）参数A组B组t值P值例数5050平均CT值（HU）升主动脉532.75125.54429.59120.104.1990.001降主动脉492.95121.38418.06119.563.1080.002肺动脉主干605.98130.04400.96113.418.4020.001左肺动脉基底干571.96138.84367.16112.318.1090.001右肺动脉基底干573.20131.78359.00112.198.7510.001右冠状动脉近段499.16106.64437.22112.292.8280.006左前降支近段502.43121.50418.81121.543.4410.001左回旋支近段497.38127.51412.32115.593.4940.001SNR升主动脉31.116.1525.345.964.7600.001降主动脉28.876.8024.556.033.3560.001肺动脉主干35.347.0923.405.969.1200.001左肺动脉基底干33.487.4721.555.738.9590.001右肺动脉基底干32.617.1420.985.519.1260.001右冠状动脉近段29.326.1025.515.623.2560.002左前降支近段29.576.5224.736.123.8300.001左回旋支近段28.986.3724.555.873.6120.001CNR升主动脉31.698.0725.717.923.7390.001降主动脉29.047.8724.907.832.6370.01肺动脉主干36.749.3123.737.497.6930.001左肺动脉基底干34.218.8620.987.178.2010.001右肺动脉基底干34.338.5520.437.148.8280.001右冠状动脉近段29.517.2125.707.272.6350.01左前降支近段30.007.9624.448.063.4740.001左回旋支近段29.668.3324.027.733.5090.001注：SNR为信号噪声比；CNR为对比噪声比。33创伤与急诊电子杂志 2023年3月 第11卷 第1期 J TRAUMA EMERG，Mar.2023，Vol.11，No.1表4 辐射剂量结果比较（xs）组别例数DLP（mGycm）ED（mSv）A组50127.1539.441.780.55B组50510.25226.437.143.17t值11.78611.786P值0.0010.001注：DLP为剂量长度乘积；ED为有效辐射剂量。3 讨论胸痛三联征CTA检查是目前临床上胸痛三联征患者主要的检查手段，除了CT检查带来的辐射损伤，碘对比剂的使用过程中可能导致的不良反应也需引起重视，常见的有恶心、呕吐及荨麻疹等轻症过敏反应，少部分患者发生过敏反应时可能会导致比较严重的后果9；对比剂肾病（contrast induced nephropathy，CIN）也是临床上必须重视的药物不良反应，相关研究发现，控制碘对比剂的用量是预防CIN易感患者肾功能损伤的关键因素10。胸痛三联征CTA检查为了能够同时显示冠脉、肺动脉及主动脉3个不同部位的血管，通常通过持续注射来维持肺动脉血管内对比剂的充盈保证肺动脉的成像质量。然而，胸痛三联征CTA检查的扫描范围大、扫描时间较长，故对比剂的注射维持时间也较长，这导致了对比剂的大量使用。Burris等11和Takx等12在他们的研究中对比剂的使用量分别为80ml和6090ml；徐秋贞等13在256排Revolution CT上采用三相注射方案对比剂的平均使用量为65ml；魏守奕等4在双源CT上采用四相注射方案对比剂的用量为78ml。本研究A组（双Turbo Flash扫描模式）的对比剂用量（37.321.63）ml明显少于B组（前瞻性心电门控轴扫模式）的用量（75.845.39）ml，同时也明显少于Burris、Takx、徐秋贞及魏守奕等在研究胸痛三联征CTA检查时对比剂的用量。本研究采用双Turbo Flash扫描模式所使用的对比剂用量明显减少，主要是因为此方案可以在肺动脉、冠状动脉及胸主动脉的血管强化峰值时间内分别进行一次Turbo Flash扫描，无需为了解决肺动脉、冠状动脉及胸主动脉血管强化峰值时间不同而增加对比剂的维持时间，从而大大减少了对比剂的用量。胸痛三联征CTA检查成功与否的关键在于冠状动脉成像质量，相关临床研究表明，心率低于75次/min且心律齐的患者采用Turbo Flash扫描模式进行胸痛三联征CTA检查可以产生高质量的图像14。本次研究中两组间的主观评分差异无统计学意义（P0.05），两组图像质量均满足诊断要求。其他扫描模式并不在肺动脉的血管强化峰值时间内扫描，而是采用低流速对比剂注射来维持肺动脉血管强化，导致肺动脉血管内强化强度欠佳，与这类扫描模式相比，双Turbo Flash扫描模式在肺动脉的血管强化峰值时间内进行一次独立的Turbo Flash扫描，其肺动脉成像效果更佳。本次研究中A组肺动脉主干及左右肺动脉基底干的平均CT值、SNR及CNR的数值均高于B组，且差异具有统计学意义（P0.05）。本次研究中A组的ED（1.780.55）mSv明显少于B组（7.143.17）mSv，也明显少于杜丽云等15的研究，其采用前瞻性心电门控轴扫模式进行检查，有效辐射剂量为（8.190.42）mSv，说明Turbo Flash扫描模式可以明显降低患者的辐射剂量。主要是因为Turbo Flash扫描模式有探测器宽度宽、机架旋转速度快及螺距大等特点，可以在极短的时间内完成扫描，大大减少球管的曝光时间，有效降低了患者的辐射剂量。本研究存在局限性和不足之处：这是一项样本量相对较小的单中心研究，可能存在选择偏差和其他影响因素，今后需要更大的多中心研究验证；本次研究仅针对心率低于75次/min且心律齐的患者，未对高心率或心律不齐的患者扫描图像进行研究，希望在未来的工中，进一步扩大样本量，并充分探讨心率及心律对Turbo Flash扫描模式图像质量的影响。综上所述，采用双Turbo Flash扫描模式进行胸痛三联征CTA检查，图像质量满足临床诊断的要求，不仅降低辐射剂量，同时大大减少了对比剂的用量，有效降低了对比剂带来的风险，为肾功能不全等特殊的群体提供了更加安全的检查手段，真正实现了“双低”的扫描模式，值得在胸痛三联征CTA检查中推广使用。34创伤与急诊电子杂志 2023年3月 第11卷 第1期 J TRAUMA EMERG，Mar.2023，Vol.11，No.1参考文献1 EDUARD G,DIANA L,ROBERT D,et al.16-MDCT coronary angiography versus invasive coronary angiography in acute chest pain syndrome:a blinded 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